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Entwicklung eines Nickelrohrofens fuer Zeemann-AA-Spektrometer zum Nachweis von Hg in Feststoffproben

Thermische Filterstaubentgiftung

Filterasche aus Elektrofiltern von Verbrennungsanlagen ist giftig, da loesliche Schwermetallverbindungen, sowie Dioxine und Furane enthalten sind. Bei der thermischen Filterstaubentgiftung von Asea Brown Boveri wird die Filterasche in einem elektrisch beheizten Ofen erhitzt. Dabei verschmilzt der sandaehnliche Filterstaub oberhalb von 1200 GradC zu einem Glas, das aus dem Ofen ausgetragen wird. Die Auslaugraten von diesem Glas liegen deutlich unter den Grenzwerten der Abwassernorm. Die Schwermetallverbindungen dampfen bei der hohen Temperatur ab und werden nach Quenchen mit viel Kaltluft auf einem Schlauchfilter abgeschieden. Eine Rueckgewinnung der Schwermetalle aus dieser Fraktion ist moeglich. Dioxine und Furane werden thermisch zerstoert und nicht wieder gebildet.

Regelungen für bestehende Einzelraumfeuerungsanlagen unter Verwendung fester Brennstoffe Arten von Einzelraumfeuerungsanlagen Zulässige Brennstoffe Grenzwerte und Nachrüstverpflichtungen Antike Öfen Offene Kamine Grundöfen Herde, Backöfen, Küchenöfen, Heizungsherde Sonstige Einzelraumfeuerungsanlagen Nachrüstung von Staubminderungseinrichtungen

Mit Ende des Jahres 2024 müssen nach den "Regelungen für Einzelraumfeuerungsanlagen unter Verwendung von Feststoffen" alte Einzelraumfeuerungsanlagen Außerbetrieb genommen bzw. nachgerüstet werden. Welche Einzelraumfeuerungsanlagen betroffen sind, wird nachfolgend beschrieben. Unter Einzelraumfeuerungsanlage versteht man eine Feuerungsanlage, die vorrangig zur Beheizung des Aufstellraumes verwendet wird. Dazu zählen: offene Kamine vor Ort gesetzte Grundöfen Herde und Backöfen, Küchenöfen Industriell gefertigte Speicheröfen, Specksteinöfen Kaminöfen Kamineinsätze, Kachelofeneinsätze oder vergleichbare Ofeneinsätze Pelletöfen Saunaöfen Als feste Brennstoffe dürfen folgende Regelbrennstoffe eingesetzt werden, sofern die Feuerungsanlage nach Angaben des Herstellers für deren Einsatz geeignet ist: Steinkohlen, nicht pechgebundene Steinkohlenbriketts, Steinkohlenkoks Braunkohlen, Braunkohlenbriketts, Braunkohlenkoks Brenntorf, Presslinge aus Brenntorf Grill-Holzkohle, Grill-Holzkohlebriketts nach DIN EN 1860, Ausgabe September 2005 naturbelassenes stückiges Holz einschließlich anhaftender Rinde, insbesondere in Form von Scheitholz und Hackschnitzeln, sowie Reisig und Zapfen naturbelassenes nicht stückiges Holz, insbesondere in Form von Sägemehl, Spänen und Schleifstaub, sowie Rinde Presslinge aus naturbelassenem Holz in Form von Holzbriketts nach DIN 51731, Ausgabe Oktober 1996, oder in Form von Holzpellets nach den brennstofftechnischen Anforderungen des DINplus-Zertifizierungsprogramms „Holzpellets zur Verwendung in Kleinfeuerstätten nach DIN 51731-HP 5“, Ausgabe August 2007, sowie andere Holzbriketts oder Holzpellets aus naturbelassenem Holz mit gleichwertiger Qualität Stroh und ähnliche pflanzliche Stoffe (nur in automatisch beschickten Feuerungsanlagen, die im Rahmen der Typprüfung mit den jeweiligen Brennstoffen geprüft wurden) Die rechtlichen Rahmenbedingungen (z.B. einzuhaltende Emissionsgrenzwerte, Überprüfung durch Schornsteinfeger, einzusetzende Brennstoffe) sind in der 1. BImSchV festgeschrieben (Verordnung über kleine und mittlere Feuerungsanlagen). Im Folgenden sind Informationen zu den geltenden Anforderungen der verschiedenen Feuerungsanlagen zusammengestellt. Ansprechpartner für den benötigten Nachweis sind die Schornsteinfegerinnen und Schornsteinfeger. Fachfragen beantworten auch die Umweltämter der Landkreise und der kreisfreien Städte. (Kontaktdaten rechts). Antike Öfen Errichtung oder Herstellung vor 01.01.1950 keine Nachrüst- oder Außerbetriebnahmeverpflichtung Offene Kamine dürfen nur gelegentlich betrieben werden (weniger als 30 Tage im Jahr) zugelassene Brennstoffe: naturbelassenes, stückiges Holz Holzbriketts nach DIN 51731 keine Nachrüst- oder Außerbetriebnahmeverpflichtung Grundöfen Grundöfen sind Wärmespeicheröfen aus mineralischen Speichermaterialien, die an Ort und Stelle handwerklich gesetzt werden. Errichtung bis einschließlich 31.12.2014 Keine Nachrüst- oder Außerbetriebnahmeverpflichtung Errichtung ab 01.01.2015 Ausstattung mit nachgeschalteter Einrichtung zur Staubminderung nach dem Stand der Technik, es sei denn, sie halten folgende Grenzwerte ein: Feuerstättenart CO [g/m³] Staub [g/m³] Grundöfen 1,25 0,04 Der Nachweis über die Einhaltung der Grenzwerte kann entweder durch eine Prüfstandsmessbescheinigung des Herstellers, oder durch eine Messung vor Ort durch einen Schornsteinfeger geführt werden. Herde, Backöfen, Küchenöfen, Heizungsherde Errichtung bis einschließlich 21.03.2010 bei nichtgewerblichem Gebrauch und einer Nennwärmeleistung unter 15 kW besteht keine Nachrüst- oder Außerbetriebnahmeverpflichtung Errichtung ab 22.03.2010 bis einschließlich 31.12.2024 Feuerstättenart CO [g/m³] Staub [g/m³] Herde 3,0 0,075 Heizungsherde 3,5 0,075 Errichtung ab 01.01.2025 Feuerstättenart CO [g/m³] Staub [g/m³] Herde 1,5 0,04 Heizungsherde 1,5 0,04 Sonstige Einzelraumfeuerungsanlagen Alle Feuerstättenarten, die in der Tabelle bislang nicht genannt wurden (z.B. Kamin- und Pelletöfen, Kachelofeneinsätze) unterliegen den folgenden Regelungen. Errichtung bis einschließlich 21.03.2010 Weiterbetrieb nur unter Einhaltung folgender Grenzwerte: Feuerstättenart CO [g/m³] Staub [g/m³] Einzelraumfeuerung 4,0 0,15 Der Nachweis über die Einhaltung der Grenzwerte kann entweder durch eine Prüfstandsmessbescheinigung des Herstellers, oder durch eine Messung vor Ort durch einen Schornsteinfeger geführt werden. Kann ein solcher Nachweis nicht geführt werden (Grenzwerte werden nicht eingehalten), sind die Feuerungsanlagen zu folgenden Zeitpunkten mit einer Einrichtung zur Reduzierung der Staubemissionen nach dem Stand der Technik nachzurüsten oder außer Betrieb zu nehmen. Datum auf Typenschild Zeitpunkt der Nachrüstung oder Außerbetriebnahme Bis einschließlich 31.12.1974 oder nicht mehr feststellbar 31.12.2014 01.01.1975 bis 31.12.1984 31.12.2017 01.01.1985 bis 31.12.1994 31.12.2020 01.01.1995 bis einschließlich 21.03.2010 31.12.2024 Errichtung ab 22.03.2010 bis einschließlich 31.12.2014 Einhaltung folgender Grenzwerte: Feuerstättenart CO [g/m³] Staub [g/m³] Mindestwirkungsgrad [%] Raumheizer mit Flachfeuerung 2,0 0,075 73 Raumheizer mit Füllfeuerung 2,5 0,075 70 Speicheröfen, Kamineinsätze 2,0 0,075 75 Kachelofeneinsätze mit Flachfeuerung 2,0 0,075 80 Kachelofeneinsätze mit Füllfeuerung 2,5 0,075 80 Pelletöfen ohne Wassertasche 0,40 0,05 85 Pelletöfen mit Wassertasche 0,40 0,03 90 Der Nachweis über die Einhaltung der Grenzwerte wird durch eine Prüfstandsmessbescheinigung des Herstellers (Typprüfung) geführt. Errichtung ab 01.01.2015 Einhaltung folgender Grenzwerte: Feuerstättenart CO [g/m³] Staub [g/m³] Mindestwirkungsgrad [%] Raumheizer mit Flachfeuerung 1,25 0,04 73 Raumheizer mit Füllfeuerung 1,25 0,04 70 Speicheröfen, Kamineinsätze 1,25 0,04 75 Kachelofeneinsätze mit Flachfeuerung 1,25 0,04 80 Kachelofeneinsätze mit Füllfeuerung 1,25 0,04 80 Pelletöfen ohne Wassertasche 0,25 0,03 85 Pelletöfen mit Wassertasche 0,25 0,02 90 Der Nachweis über die Einhaltung der Grenzwerte wird durch eine Prüfstandsmessbescheinigung des Herstellers (Typprüfung) geführt. Wie in der obenstehenden Tabelle dargestellt, müssen einige Feuerungsanlagen mit einer Staubminderungsanlage nach dem Stand der Technik (Staubabscheider) nachgerüstet werden, damit sie die geforderten (Staub-)Grenzwerte einhalten und weiter betrieben werden können. Ein Staubabscheider darf nur verwendet werden, wenn für ihn eine Bauartzulassung vorliegt. Die Bauartzulassung wird i.d.R. vom Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) erteilt, welches auch eine Liste an zugelassenen Staubabscheidern auf seiner Internetseite veröffentlicht ( Staubabscheider für Feuerungsanlagen | DIBt - Deutsches Institut für Bautechnik ). Um dem Stand der Technik zu entsprechen, muss der Staubabscheider einen Staubabscheidegrad von mindestens 50 % erreichen (VDI 3670:2016). Für Einzelraumfeuerungsanlagen werden in der Regel elektrostatische Abscheider oder filternde Abscheider genutzt. Der Einbau eines Staubabscheiders sollte frühzeitig mit dem zuständigen Schornsteinfeger abgestimmt und von einem Schornsteinbau- oder Ofenbaufachbetrieb durchgeführt werden, um sicher zu gehen, dass alle Anforderungen erfüllt sind. Neue Einzelraumfeuerungsanlagen werden sowohl als Kompaktanlagen mit integrierten Emissionseinrichtungen (Staubabscheider, Katalysator) als auch Öfen mit separatem Zubehör für die Rauchgasreinigung vertrieben. Auf dem deutschen Markt dürfen nur Einzelraumfeuerungsanlagen angeboten werden, die für das Gesamtsystem, das heißt Ofen gemeinsam mit Emissionsminderungseinrichtung, die Typprüfung nachweislich bestanden haben. Bei der Beschaffung (z. B. über den internationalen Online-Handel) ist darauf zu achten, dass eine Ofenanlage mit dem gegebenenfalls notwendigen Zubehör für die Rauchgasreinigung erworben wird.

KME Germany GmbH

Errichtung der Ofenanlage („Raffinationsofen II“) einschließlich Pfannengrube und Entstaubungsanlage 27

Reduzierung des Energieverbrauchs in Ofenanlagen durch Entwicklung Weiterentwicklung und Optimierung der Feuerfest-Werkstoffe, Teilvorhaben: Durchführung von Ofentests und Feuerfestanalytik

Reduzierung des Energieverbrauchs in Ofenanlagen durch Entwicklung Weiterentwicklung und Optimierung der Feuerfest-Werkstoffe, Teilvorhaben: Feuerfestbetone und Formteile

Polyzyklische Aromaten in Luftstaeuben und Emissionen; Profile, das Problem der Herkunftsbestimmung und die Rolle der Analytik

Ziel der Studie war, die vorgeschlagenen Moeglichkeiten zur Bestimmung der Quellen polyzyklischer Aromaten zu ueberpruefen. Diskutiert werden: die Mengenverhaeltnisse von Benzo(a)pyren zu Benzo(ghi)perylen und zu Coronen, das Vorkommen einzelner Verbindungen, die Profile schwefelhaltiger Di- und Polyzyklen, die vollstaendigen Profile, die Intensitaeten homologer Polyzyklenserien. Das Ergebnis ist, dass keine dieser Ueberlegungen zur Herkunftsbestimmung polyzyklischer Aromaten nuetzlich ist. Es wird erwogen, ob manche Vorschlaege einfach durch die unzureichende Analytik veranlasst wurden. In diesem Zusammenhang werden wichtige Analysenverfahren und damit erhaltene Ergebnisse diskutiert. Fuer Zimmeroefen mit Leistungen bis zu 9 kW wird folgende Abschaetzung gegeben: Die gesamten Polyzyklenemissionen von Gasofen, Oelofen und Kohleofen verhalten sich naeherungsweise wie 0,001:1:100. Bei solchen Verhaeltnissen wird schon die Unterscheidung zwischen den Beitraegen von Feuerungen schwierig, da bei einem geringen Anteil von Kohleheizungen deren Emissionen ueberwiegen. Mit der Hochaufloesungs-Niedervolt-Massenspektrometrie wurden bisher in verschiedenartigen Umweltproben stets sehr viele Verbindungstypen nachgewiesen. Diese Vielfalt und damit die analytische Problematik werden durch neuartige graphische Profile veranschaulicht. Wegen der Schwierigkeiten der exakten Strukturbestimmung von Polyzyklen in Umweltproben wird erneut die Frage gestellt, ob es sinnvoll ist, am Grundsatz der Analyse einzelner Verbindungen festzuhalten.

Hybrid-Ofenverfahren für CO2-ärmere bzw. für CO2-freie Hochtemperaturtechnologien zur thermischen Behandlung

Hauptziel des beantragten Projektes Hybrid-Fire ist, eine neue Methode zur hybriden Beheizung von Ofenanlagen zu entwickeln die es ermöglich CO2-arm bzw. CO2-frei zu Arbeiten. Die Grundlagen hierfür soll umweltfreundlich erzeugter H2 sowie Elektroenergie darstellen. Durch Kombination eines Erdgas-Brenners, dessen Brenngas teilweise durch H2 ersetzt wird, mit einem bzw. mehreren Mikrowellenplasmabrennern soll durch gezielte Steuerung dies ermöglicht werden. Am Beispiel von ausgewählten keramischen Massenerzeugnissen aus dem Bereich Feuerfest (MgO-Stein), Technischer Keramik (ZrO2) sowie Baukeramik (Ziegel, Fließe) sowie am Beispiel Stahlschmelze aus dem Metallurgiesektor, soll gezeigt werden, dass diese zurzeit stark CO2-lastige Verfahren CO2-arm bzw. -neutral betrieben werden können. Hierzu wird an den ausgewählten Erzeugnissen (keram. Werkstoff sowie Stahl) umfangreiche Forschungsarbeit in mikrowellenplasmabeheizten Ofen, in elektrisch beheizten sowie in industriell oft gasbeheizten Öfen zur Eigenschaftsentwicklung betrieben. Im Lauf des Projektes ist geplant einen hybrid-beheizten Demonstrator zu konzipieren und für umfangreiche Versuche mit den genannten Produktgruppen zu bauen. Aufgrund der Änderungen in der Beheizungsart ist damit zu rechnen, dass geänderte Anteile an H2O-dampf bzw. H2-gehalte u.a. Abgasbestandteile die Eigenschaften beeinflussen. Hierzu können Änderungen in der Sinter- bzw. Schmelztechnologie bzw. auch am Werkstoff erforderlich werden. Im letzten Teil des Projektes sollen die gewonnenen Erkenntnisse im Industrieeinsatz (Feuerfesthersteller, Stahlgießerei) zum Einsatz unter industriellen Bedingungen kommen und erprobt werden. Am Ende des Projektes soll es möglich sein die Erkenntnisse auch auf weitere Ofenanlagen zu übertragen bzw. auch auf andere Industriezweige mit ähnlichen temperaturintensiven Technologien zu adaptieren.

Entwicklung eines mathematischen Modells zur Minimierung des Energieverbrauchs bei Zementdrehrohröfen mit Ketteneinbauten

Zement wird mit Hilfe des Trocken- oder Nassverfahrens im Drehrohrofen hergestellt. Beim Nassverfahren ist der spezifische Energiebedarf zum Brennen des Klinkers ca. 40 Prozent höher als beim Trockenverfahren, da im Gegensatz zum Trockenverfahren das feuchte Vormaterial direkt in den Drehrohrofen eingebracht wird und so das Wasser im Drehrohrofen sehr energieintensiv verdampft werden muss. Eine Möglichkeit den Energiebedarf beim Nassverfahren zu senken, ist die Verbesserung des Wärmeübergangs von den heißen Rauchgasen auf das Vormaterial im Drehrohrofen, indem im Drehofen Ketten angebracht werden. Die Ketten werden im heißen Rauchgas aufgeheizt und durch die Drehbewegung des Ofens in das kältere Vormaterial gefördert, wo sie ihre Wärme entsprechend abgeben. Dadurch sind Energieeinsparungen von rd. 15 Prozent möglich. Im Rahmen dieses Forschungsprojekts soll ein mathematisches Modell, basierend auf Stoff-, Massen-, Energie- und Impulsbilanzen, zur Beschreibung des Betriebsverhaltens dieser Kettensysteme formuliert werden, um durch eine verbesserte Auslegung des Kettensystems im Drehofen den Energiebedarf und damit Umweltbelastungen und Energiekosten bei der Zementherstellung zu minimieren.

Hybrid-Ofenverfahren für CO2-ärmere bzw. für CO2-freie Hochtemperaturtechnologien zur thermischen Behandlung, Teilprojekt 'Hybridfeuerung'

Hauptziel des beantragten Projektes Hybrid-Fire ist, eine neue Methode zur hybriden Beheizung von Ofenanlagen zu entwickeln die es ermöglich CO2-arm bzw. CO2-frei zu Arbeiten. Die Grundlagen hierfür soll umweltfreundlich erzeugter H2 sowie Elektroenergie darstellen. Durch Kombination eines Erdgas-Brenners, dessen Brenngas teilweise durch H2 ersetzt wird, mit einem bzw. mehreren Mikrowellenplasmabrennern soll durch gezielte Steuerung dies ermöglicht werden. Am Beispiel von ausgewählten keramischen Massenerzeugnissen aus dem Bereich Feuerfest (MgO-Stein), Technischer Keramik (ZrO2) sowie Baukeramik (Ziegel, Fließe) sowie am Beispiel Stahlschmelze aus dem Metallurgiesektor, soll gezeigt werden, dass diese zurzeit stark CO2-lastige Verfahren CO2-arm bzw. -neutral betrieben werden können. Hierzu wird an den ausgewählten Erzeugnissen (keram. Werkstoff sowie Stahl) umfangreiche Forschungsarbeit in mikrowellenplasmabeheizten Ofen, in elektrisch beheizten sowie in industriell oft gasbeheizten Öfen zur Eigenschaftsentwicklung betrieben. Im Lauf des Projektes ist geplant einen hybrid-beheizten Demonstrator zu konzipieren und für umfangreiche Versuche mit den genannten Produktgruppen zu bauen. Aufgrund der Änderungen in der Beheizungsart ist damit zu rechnen, dass geänderte Anteile an H2O-dampf bzw. H2-gehalte u.a. Abgasbestandteile die Eigenschaften beeinflussen. Hierzu können Änderungen in der Sinter- bzw. Schmelztechnologie bzw. auch am Werkstoff erforderlich werden. Im letzten Teil des Projektes sollen die gewonnenen Erkenntnisse im Industrieeinsatz (Feuerfesthersteller, Stahlgießerei) zum Einsatz unter industriellen Bedingungen kommen und erprobt werden. Am Ende des Projektes soll es möglich sein die Erkenntnisse auch auf weitere Ofenanlagen zu übertragen bzw. auch auf andere Industriezweige mit ähnlichen temperaturintensiven Technologien zu adaptieren.

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